COTS in SIL4: Anwendungen der Bahntechnik, Einsatz & Herausforderungen

In modernen Bahnsystemen – von Stellwerken bis hin zu Traktionssteuerungen – steigt der Bedarf, COTS-Komponenten (Commercial Off-The-Shelf) auch in SIL4-Anwendungen einzusetzen. Doch der Weg, handelsübliche Produkte in sicherheitsrelevanten und hochverfügbaren Bereichen der Bahn zu verwenden, ist anspruchsvoll und erfordert fundierte Konzepte. 

Ausgangslage: 

Bahntechnische Normen wie die EN 50126, EN 50128/ EN 50716 und EN 50129 setzen höchste Anforderungen an Funktionale Sicherheit. SIL4 entspricht dabei der höchsten Sicherheitsstufe – mit einer Ausfallwahrscheinlichkeit von weniger als 10⁻⁸ pro Betriebsstunde. 

COTS-Komponenten, die ursprünglich nicht für Sicherheitsanwendungen entwickelt wurden, erfüllen diese Anforderungen von sich aus in der Regel nicht. 

Haupt-Herausforderungen in der Bahntechnik: 

• Unvollständige Entwicklungs- und Verifikationsnachweise (keine SIL-konforme Entwicklungsprozesse nachgewiesen) 

• Fehlende Steuerung über Änderungen bei COTS-Produkten (Versionen, Patches) 

• Lebensdauerprobleme: COTS-Produkte haben oft eine kurze Marktverfügbarkeit – Bahnprodukte hingegen Laufzeiten von >30 Jahren. 

• Umgebungsanforderungen: Erhöhte Anforderungen an Schock, Vibration, Temperatur und EMV im Bahnbetrieb. 
  

Mögliche Lösungsansätze: 

• Fehlererkennung und -toleranz: Einsatz von Hardware- und Software-Redundanzen (z. B. Voting-Mechanismen, Watchdog-Systeme, Prüfsummen). 

• Sicherheitskapselung: Das COTS-Element wird als Black-Box behandelt und mögliche Fehler durch Systemebene kontrolliert. 

• Ergänzende Verifikation: Durchführung eigener Prüfungen (z. B. FMEA, FMEDA, Langzeittests) und Aufbau eines dokumentierten Sicherheitsnachweises. 

• Beschaffung und Langzeitstrategie: Auswahl von Lieferanten mit Langzeitverfügbarkeitsgarantien und Einführung von Obsoleszenzmanagement. 

Typische Anwendungsbeispiele: 

Fazit: 

Der Einsatz von COTS in SIL4-Bahnanwendungen ist kein Widerspruch, erfordert jedoch: 

✅ Intelligente Systemarchitekturen  
✅ Erweiterte Sicherheitsnachweise 
✅ Schlüssige Argumentationen im Rahmen der Zulassung 

Nur durch systematische Sicherheitsmaßnahmen kann der Spagat zwischen technologischer Aktualität und höchster Sicherheit erfolgreich gemeistert werden. 

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